山地風(fēng)電場機(jī)組安裝工程建設(shè)探討

黃海兵，胡　剛

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004）

山地風(fēng)電場機(jī)組安裝工程建設(shè)探討

黃海兵，胡剛

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004）

摘要：全國南方山地風(fēng)電場項(xiàng)目正在迅速崛起，文章以五凌電力臨湘窯坡山風(fēng)電場機(jī)電工程建設(shè)為例，針對山地風(fēng)電場機(jī)電安裝過程中，對風(fēng)電設(shè)備吊裝、設(shè)備二次運(yùn)輸、集電線路敷設(shè)等提出了值得參考的建議，供同業(yè)者參考。

關(guān)鍵詞：山地風(fēng)場；風(fēng)機(jī)吊裝；二次運(yùn)輸；集電線路

1　窯坡山風(fēng)電工程概括

五凌電力窯坡山風(fēng)電場位于湖南省臨湘市境內(nèi)，風(fēng)電場場址范圍內(nèi)有效山脊長度為8.28 km，總面積約為11.36 km2，海拔高度在200~580m之間。

風(fēng)電場共設(shè)計(jì)安裝25臺單機(jī)容量為2 000 kW（其中1臺限發(fā)1 900 kW）的湘電XE105-2000機(jī)型機(jī)組，總裝機(jī)容量49.9MW。風(fēng)電場機(jī)電安裝包括：輪轂中心高度為80m的XE105-2000風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、塔筒設(shè)備的安裝，25臺箱變安裝，風(fēng)機(jī)設(shè)備的二次轉(zhuǎn)運(yùn)，集電線路及光纜敷設(shè)。

2　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝

2.1吊車選用

項(xiàng)目中使用主吊為徐工800 t全路面汽車吊，輔吊為徐工全路面260 t汽車吊。800 t主吊在加裝風(fēng)電專業(yè)臂頭后，最大起升高度96m，作業(yè)半徑19.2m。汽車吊與履帶吊相比，各有優(yōu)缺點(diǎn)，較履帶吊而言，汽車吊具有：

（1）轉(zhuǎn)場時(shí)間短，加裝風(fēng)電臂頭后即可開始吊裝，履帶吊通常完成一次機(jī)位轉(zhuǎn)場需要5~6 d，絕大部分難點(diǎn)在于大臂的組裝，在條件不具備的地形下，需要空中組桿，增大了施工難度，汽車吊大臂無需組裝，機(jī)位轉(zhuǎn)場通常在1 d內(nèi)完成，能夠大大節(jié)約工期；

（2）占地面積大，汽車吊機(jī)位就位后需打開支腿，對機(jī)位平臺面積要求高，如機(jī)位平臺面積不足1500m2，主吊進(jìn)場后場地基本囤不下其他設(shè)備。而履帶吊則不同，進(jìn)場落位后無需支腿，適應(yīng)小機(jī)位作業(yè)，同時(shí)機(jī)位可囤放設(shè)備；

（3）費(fèi)用不同，較國內(nèi)通用設(shè)備臺班價(jià)格，汽車吊臺班要貴于履帶吊臺班。

2.2吊裝注意事項(xiàng)

整機(jī)吊裝過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

（1）吊裝前測試接地電阻，風(fēng)機(jī)并網(wǎng)前電阻4Ω以下。如施工緊張，風(fēng)機(jī)并網(wǎng)前保證10Ω以下電阻即可，過后再進(jìn)行地網(wǎng)外延等整改措施。

（2）吊裝前進(jìn)行基礎(chǔ)環(huán)水平及沉降測量，根據(jù)廠家要求，一般水平度誤差在±1mm。吊裝前保證基礎(chǔ)環(huán)法蘭面無污漬雜物。

（3）箱變基礎(chǔ)位置可根據(jù)風(fēng)機(jī)平臺實(shí)際情況，做出相應(yīng)位置的調(diào)整，原則上不能阻礙主吊及輔吊的擺放位置。

（4）吊裝前清點(diǎn)附件數(shù)量，避免吊裝開始后附件尚未到位或缺少。

（5）風(fēng)速10m/s左右都可吊裝塔筒及機(jī)艙、發(fā)電機(jī)，葉輪組裝及吊裝務(wù)必在風(fēng)速8m/s以下進(jìn)行，風(fēng)速達(dá)到6m/s左右時(shí)，拉扯攬風(fēng)繩的人員應(yīng)適量增加。

（6）機(jī)艙吊裝過程中，機(jī)艙口朝向應(yīng)根據(jù)主吊擺放位置而確定，不能影響葉輪吊裝，若機(jī)艙口朝向不對，可做偏航處理。

（7）發(fā)電機(jī)吊裝過程中，一定要調(diào)整好發(fā)電機(jī)仰角，湘電風(fēng)能發(fā)電機(jī)與機(jī)艙對接仰角為85°，為保證發(fā)電機(jī)與機(jī)艙對接輕松，一般發(fā)電機(jī)吊裝時(shí)仰角角度為84°，起吊前可通過調(diào)整手動(dòng)液壓油缸使發(fā)電機(jī)呈水平狀態(tài)。

（8）葉輪組裝過程中，應(yīng)盡量在1 d內(nèi)將三片葉片組裝完成，避免1 d內(nèi)只組裝一片或兩片，若不趕工期，且1 d內(nèi)不能組裝完成，可在第2 d進(jìn)行組裝，若實(shí)在需要進(jìn)行趕工的情況下，組裝完一片后務(wù)必做好固定，打好地錨。葉輪在起吊過程初始階段，為避免葉輪不平衡造成葉尖著地，應(yīng)在葉片底部墊兩塊厚實(shí)的泡沫，且與葉片間隙保持在20 cm左右。

（9）風(fēng)機(jī)在吊裝過程中，如發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在設(shè)計(jì)或加工缺陷，務(wù)必盡早提出整改意見并采取措施，否則安裝完成之后再整改將加大整改難度及人力物力的投入。

（10）為保證風(fēng)機(jī)安裝正常進(jìn)行，所有風(fēng)機(jī)設(shè)備應(yīng)盡早到達(dá)機(jī)位，如機(jī)位平臺夠大，可以將機(jī)艙、輪轂、發(fā)電機(jī)、塔筒及葉片等都先運(yùn)至機(jī)位，如場地稍小，應(yīng)優(yōu)先運(yùn)輸機(jī)艙、輪轂、發(fā)電機(jī)及底段塔筒等。

針對一些機(jī)位平臺及吊車站位，將用以下幾張機(jī)位布局圖進(jìn)行詳細(xì)說明。

主吊為800 t汽車吊，吊車支腿全開為寬17m，長22m，吊車吊臂中心到基礎(chǔ)環(huán)外圍為17m。這種機(jī)位正好適合施工，主吊、輔吊、葉輪等位置剛好，適合吊裝（圖1）。

圖1　10號風(fēng)機(jī)吊裝

主吊到基礎(chǔ)環(huán)外圍距離不夠17m，輔吊由于機(jī)位過小沒有地方擺放，需要挖山以保證主吊的最小作業(yè)半徑，而輔吊則擺放在道路上，雖然道路與機(jī)位平臺有高差，但不影響其作業(yè)，只是需要暫時(shí)做封路處理（圖2）。

圖2　11號風(fēng)機(jī)吊裝

由于機(jī)位平臺過小，需要將道路填平或者挖底，暫時(shí)封路等措施，將主吊擺放在道路上。對于類似機(jī)位平臺過小的問題，也可采取同樣措施，將機(jī)位進(jìn)場道路填平做有效使用面積，還可適當(dāng)提高道路坡度（圖3）。

圖3　16號風(fēng)機(jī)吊裝

風(fēng)機(jī)吊裝是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要土建、機(jī)電、業(yè)主及監(jiān)理單位默契配合，工序合理配置、設(shè)備到貨按節(jié)點(diǎn)控制等，通過對窯坡山風(fēng)電場風(fēng)機(jī)吊裝經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，為工程公司后續(xù)風(fēng)電場風(fēng)機(jī)吊裝管理提供了參考與經(jīng)驗(yàn)。

3　設(shè)備大件二次運(yùn)輸

3.1項(xiàng)目簡述

風(fēng)電場建設(shè)過程中運(yùn)輸量很大，隨著風(fēng)機(jī)設(shè)備的陸續(xù)進(jìn)場，物流公司的運(yùn)輸能力及道路優(yōu)劣會(huì)很大程度影響整體進(jìn)度。在窯坡山風(fēng)電安裝項(xiàng)目中，各大件參數(shù)如表1。

表1　風(fēng)機(jī)設(shè)備參數(shù)值

塔筒和風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)輸是在運(yùn)輸過程中最具代表性的。塔筒運(yùn)輸中重心分散靠后，運(yùn)輸用的平板拖車的驅(qū)動(dòng)靠前，上坡時(shí)，塔筒重心后傾，不能給驅(qū)動(dòng)輪以有效壓力，拖車就不能產(chǎn)生足夠牽引力。

51m的風(fēng)葉運(yùn)輸，必須使用特種山地風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)輸車。該車車板長度近17m，它可把水平放置的葉片舉升成傾斜≤60°。運(yùn)輸過程中，通過葉片的舉升、旋轉(zhuǎn)，能有效避開道路兩旁的障礙物，能使風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)輸車輛順利通行。

3.2工程施工探討

道路施工改進(jìn)思路：山地風(fēng)電場工程施工的難點(diǎn)，主要在道路施工，風(fēng)電場道路主要從轉(zhuǎn)彎半徑，坡度，坡長進(jìn)行考慮，在風(fēng)電區(qū)域范圍內(nèi)可分為場外道路與場內(nèi)道路

3.2.1場外道路

該風(fēng)場場外道路指主要利用租賃的貨物堆場（長安汽車站）至場內(nèi)道路入口之間的道路。場外道路基本上是利用各市政公路，大程度修整新建的可能性不大，故關(guān)鍵在于設(shè)備堆場的選擇，使設(shè)備運(yùn)輸車能夠有效利用現(xiàn)成市政公路或者鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路。在前期，場外道路需要經(jīng)建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)備廠家及運(yùn)輸公司等技術(shù)人員現(xiàn)場踏勘，重點(diǎn)考察的應(yīng)該是架空線路，轉(zhuǎn)彎半徑及縱、橫坡度是否滿足風(fēng)場設(shè)備運(yùn)輸要求；如不滿足時(shí)，需報(bào)建進(jìn)行修整。對于需要增加高度或者改路的架空電線以及需擴(kuò)寬的彎道需要提前與當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)職能部門協(xié)調(diào)，在設(shè)備二次運(yùn)輸前進(jìn)行改造。

除了必要的報(bào)建修整外，還需對道路的特殊地段重點(diǎn)監(jiān)護(hù)，如集鎮(zhèn)，車流量交叉口。以窯坡山項(xiàng)目為例，從堆場至場內(nèi)道路需經(jīng)過臨湘大道與107國道交叉口，此段車流量較大。大型運(yùn)輸車在通過該交叉口時(shí)需安排專人進(jìn)行交通疏導(dǎo)，避免造成交通堵塞。

3.2.2場內(nèi)道路

山地風(fēng)場場內(nèi)道路建設(shè)直接影響設(shè)備的二次運(yùn)輸，在道路建設(shè)中，在滿足基本路面寬度（有效路面6m）、排水以及泥結(jié)石路面的前提下，應(yīng)主要從如下方面進(jìn)行考量：

（1）坡度

1）這是道路首先考慮的問題，以窯坡山場內(nèi)道路為例，一般以常規(guī)的50裝載機(jī)（馬力225）考慮，載重70 t(函車板)的條件下，且在滿足路面條件良好為直道；

2）坡度在17%以下時(shí)，480馬力的牽引頭載重70 t（含車板重）可自行爬坡；

3）坡度大于17%，小于21%時(shí)，在同等條件下，要配備1臺裝載機(jī)；

4）坡度大于21%時(shí)，需要2臺甚至3臺裝載機(jī)進(jìn)行牽引。

可根據(jù)牽引頭的馬力與載重量不同另行考慮。不過值得一提的是，同等重量的設(shè)備，如中1段塔筒與機(jī)艙、輪轂比較，都接近50 t，但中1段塔筒運(yùn)輸難度要更大，這是因?yàn)橹?塔筒重心靠后，且運(yùn)輸車板更長，重心分散更加嚴(yán)重，致使同等馬力的牽引頭產(chǎn)生的拉力相差較大。

（2）彎度

風(fēng)電場建設(shè)中的大件運(yùn)輸量是很多的，尤其是超長超寬的設(shè)備，如塔筒、葉片。因此，要求上山道路轉(zhuǎn)彎半徑必須足夠大，才能使設(shè)備通過，一般場內(nèi)道路轉(zhuǎn)彎半徑要求為16~20m，才可滿足17.5m長平板掛車行進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)彎，但轉(zhuǎn)彎半徑也不能純粹地按理論計(jì)算考慮，如在運(yùn)輸?shù)?段塔筒時(shí)，塔筒超過車板長近9m，車輛經(jīng)過彎道還要考慮超出部分的塔筒不會(huì)掃到山體；此外，使用帶后輪液壓轉(zhuǎn)向的平板運(yùn)輸時(shí)，其后輪可反向轉(zhuǎn)向，對轉(zhuǎn)彎半徑的要求會(huì)降低20%。最好的做法應(yīng)是讓運(yùn)輸車輛進(jìn)行試運(yùn)，有問題時(shí)，再考慮作適當(dāng)?shù)男拚@樣可以增加可靠性。在同時(shí)存在上坡與彎道的路況，如S彎，T形彎，U型彎，如果坡度大，應(yīng)在彎道處修筑倒車平臺，大件運(yùn)輸車經(jīng)過拐彎處時(shí)可以在此處調(diào)整車身角度，利于安全通行。

（3）路面

在設(shè)備大件運(yùn)輸中，發(fā)現(xiàn)在整個(gè)場內(nèi)道路總有那么固定的幾個(gè)地段阻礙大件運(yùn)輸，這些地方有一些共同點(diǎn)，主要是：

1）位于低洼處，排水沒有及時(shí)跟上，南方雨水多，很多低洼處會(huì)產(chǎn)生積水，排水措施未跟進(jìn)會(huì)使得路基長期浸泡在水中，致使雨后即使天晴數(shù)日，也未必能夠滿足重車行進(jìn)，再加上路基含水量大的情況下遭其他車輛反復(fù)碾壓，更進(jìn)一步對路面進(jìn)行了破壞。在風(fēng)場道路修建中，應(yīng)同步進(jìn)行附屬設(shè)施建設(shè)，如排水溝，排水涵管，擋土墻等，才能為大件運(yùn)輸創(chuàng)造更有利的條件，更能夠減少后期的道路維護(hù)量；

2）有的路面基礎(chǔ)沒有經(jīng)過青石換填，原有的路基較軟，或者為填方時(shí)，沒有分層碾壓，這樣的道路表面看不出問題，可經(jīng)重車開過，就會(huì)造成下陷。800 t主吊自重190 t，為單輪壓，塔筒運(yùn)輸車載貨物重100 t，雙輪壓，這么大的輪壓經(jīng)過路基不實(shí)的路面很可能發(fā)生下陷、塌方。所以在填方路段，該分層碾壓的必須分層，該換填的必須換填。

4　窯坡山集電線路及光纜敷設(shè)工程

窯坡山風(fēng)電場25臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的集電線路共分為3組，全長29.8 km，均采用鋁芯電纜直埋方式分別接入升壓站35 kV開關(guān)柜。

4.1施工過程及工序方案

窯坡山集電線路及光纜敷設(shè)主要為電纜敷設(shè)及附件制作安裝，光纜敷設(shè)及光纖熔接組網(wǎng)，電纜及箱式變壓器交接試驗(yàn)3大塊。

4.2集電線路敷設(shè)及附件制作安裝

集電線路敷設(shè)施工主要設(shè)備：牽引機(jī)、牽引頭、牽引鋼絲繩、直線滑輪、轉(zhuǎn)角滑輪、穿管滑輪、電纜盤放線架。

4.2.1升壓站至風(fēng)機(jī)段電纜敷設(shè)

（1）窯坡山風(fēng)電場升壓站位于山腳，升壓站至風(fēng)機(jī)段電纜通過山間，整段敷設(shè)長度約2 000m。本段敷設(shè)的難點(diǎn)有：

1）整個(gè)電纜溝在山間，無道路，電纜及施工設(shè)備進(jìn)場難度大；

2）整個(gè)路段高差大，且有兩個(gè)陡坡處，坡度達(dá)到約45°。

（2）施工方法及措施

1）經(jīng)過現(xiàn)場考察地形后，將整個(gè)敷設(shè)路段分為三段進(jìn)行施工：22號風(fēng)機(jī)（22號風(fēng)機(jī)為距升壓站最近機(jī)位）至公園水泥路S彎段、水泥路S彎至天井山莊段、天井山莊至升壓站段。分別將電纜放置于22號機(jī)位入口處、水泥路S彎處，天井山莊處由高向低進(jìn)行敷設(shè)。

2）對坡度較大的兩處電纜敷設(shè)完后進(jìn)行固定。固定方式為制作錨固樁，將錨固樁打入溝底，上端用螺栓及卡箍對電纜進(jìn)行固定，本段共計(jì)制作錨固樁18套。

（3）各風(fēng)機(jī)支路間電纜敷設(shè)

各風(fēng)機(jī)間電纜溝走向按設(shè)計(jì)要求盡量靠近道路內(nèi)側(cè)進(jìn)行開挖，電纜敷設(shè)走向原則上按照高差由高至低進(jìn)行施工。對穿越馬路的路段，需預(yù)埋鍍鋅鋼管，進(jìn)行穿管敷設(shè)。

（4）電纜中間接頭及終端頭制作安裝

電纜中間接頭及終端頭制作嚴(yán)格安照廠家提供的制作工藝說明進(jìn)行施工，保證送電后的萬無一失。電纜中間接頭及終端頭處均預(yù)留適當(dāng)長度電纜以便于后期檢修維護(hù)。

4.2.2光纜敷設(shè)及光纜熔纖

風(fēng)機(jī)監(jiān)控、箱變監(jiān)控、視頻安防通信光纜敷設(shè)采取同集電線路同溝敷設(shè)方式進(jìn)行施工。對光纜敷設(shè)采取人工施工方式，避免機(jī)械牽引強(qiáng)度過大對光纜造成損壞。在電纜井、箱式變壓器基礎(chǔ)、風(fēng)機(jī)塔筒底部均預(yù)留適當(dāng)長度，作檢修備用。

根據(jù)風(fēng)機(jī)間組網(wǎng)圖紙，對每臺一進(jìn)一出，一進(jìn)二出的風(fēng)機(jī)采用48芯光纖配線箱進(jìn)行熔纖、配線。對每組最末端的風(fēng)機(jī)采用24芯光纖配線箱進(jìn)行熔纖、配線。保證3個(gè)系統(tǒng)的通信信號在一個(gè)配線箱內(nèi)進(jìn)行配線、調(diào)試，方便后期維護(hù)，檢修。

4.2.3電纜及箱式變壓器交接試驗(yàn)

電纜交接試驗(yàn)：窯坡山風(fēng)電場A、B、C三回路主電纜分別約為6 000m、4 000m、2 500m。主線電纜及各風(fēng)機(jī)支路電纜敷設(shè)完畢后，對電纜進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)、電纜絕緣試驗(yàn)、相序試驗(yàn)。

箱式變壓器交接試驗(yàn)：對每臺風(fēng)機(jī)箱式變壓器進(jìn)行交接試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括：絕緣電阻試驗(yàn)、變比試驗(yàn)、直流電阻試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)。所有試驗(yàn)均一次性通過，符合交接送電要求。

4.3集電線路敷設(shè)施工中配合協(xié)調(diào)事項(xiàng)

（1）電纜溝開挖前需由機(jī)電、土建、業(yè)主方一起確定電纜溝走向，以便于電纜敷設(shè)。

（2）電纜及光纜敷設(shè)完畢后，第一時(shí)間通知監(jiān)理及業(yè)主進(jìn)行驗(yàn)收。合格后通知土建及時(shí)進(jìn)行回填，避免邊坡垮塌造成的電纜及光纜損壞。

（3）電纜敷設(shè)的中間接頭電纜井要在電纜敷設(shè)完畢后立即通知土建進(jìn)行制作，以便于電纜接頭預(yù)留及接頭制作。

（4）土建在進(jìn)行機(jī)位開挖的同時(shí)要將箱式變壓器基礎(chǔ)做好，電纜敷設(shè)至機(jī)位后能一次性敷設(shè)至箱式變壓器內(nèi)，避免二次施工。

4.4集電線路及光纜敷設(shè)施工的改進(jìn)措施

4.4.1電纜定尺

窯坡山集電線路敷設(shè)電纜到貨尺寸長短不一，導(dǎo)致配線難度加大，電纜浪費(fèi)大。建議后續(xù)風(fēng)場集電線路到貨電纜采取定尺發(fā)貨，電纜定尺后，可以預(yù)估中間接頭電纜井的位置，便于在挖電纜溝的同時(shí)將電纜井同時(shí)挖出來，保證施工進(jìn)度，降低施工難度。

4.4.2加裝分接箱

建議對長距離主線電纜中間加電纜分接箱，方便電纜試驗(yàn)，風(fēng)機(jī)調(diào)試及檢修。建議對箱變高壓側(cè)加裝分接開關(guān)?，F(xiàn)設(shè)計(jì)是一臺風(fēng)機(jī)前后線路電纜終端接頭直接在箱變高壓側(cè)銅排上連接，如果至下一臺風(fēng)機(jī)的線路或風(fēng)機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障需要進(jìn)行檢修時(shí)而要對后面的線路進(jìn)行斷電的話，就必須解開至下一風(fēng)機(jī)的線路的電纜頭，甩開并臨時(shí)固定于箱變高壓側(cè)內(nèi)側(cè)面。這種方式存在比較大的安全隱患，如果甩開的電纜頭固定不牢靠，或者安全距離不夠，容易發(fā)生誤搭接，導(dǎo)致線路短路，引起設(shè)備損壞或人身傷害。

4.4.3明確供貨

窯坡山風(fēng)電場每組風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)通信、箱變通信、視頻安防系統(tǒng)是通過一根24芯光纜進(jìn)行連接并組環(huán)網(wǎng)。3個(gè)系統(tǒng)通信必須在風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)進(jìn)行熔接配線，3個(gè)廠家均未提供光纜配線箱，后期其他風(fēng)場建設(shè)時(shí)，由業(yè)主明確相關(guān)設(shè)備的提供。

4.4.4電纜溝開挖

對直埋集電線路敷設(shè)施工建議挖溝、中間接頭電纜井制作、電纜敷設(shè)、回填整個(gè)施工由一家單位進(jìn)行實(shí)施，便于質(zhì)量把控與施工協(xié)調(diào)，保證施工進(jìn)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]湘電風(fēng)能.湘電XE2000-105機(jī)型機(jī)組安裝說明書[Z].

中圖分類號：TK83

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）08-0088-05

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.08.026

收稿日期：2015-05-04

作者簡介：黃海兵（1972-），男，工程師，從事水電及風(fēng)電設(shè)備檢修維護(hù)及項(xiàng)目管理工作。